摘要：闡述了某水工隧洞超長(zhǎng)大管棚的施工，通過(guò)對(duì)監(jiān)控量測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，總結(jié)了超前預(yù)支護(hù)技術(shù)在通過(guò)軟弱圍巖時(shí)的作用，并對(duì)此施工方法作出了效果評(píng)價(jià)。

　　關(guān)鍵詞：隧洞;大管棚超前支護(hù);施工;效果評(píng)價(jià)

　　Abstract: this paper describes a hydraulic tunnel construction of the tent for bassoon and long, through monitoring and surveying results of analysis, summarizes the advance technology in advance through when soft wall rock, and the effect of construction method to make the effect assessment.

　　Keywords: tunnel; For bassoon and advance tent support; The construction; Effect evaluation

　　中圖分類號(hào)：TV672+.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

　　1、工程簡(jiǎn)介

　　本工程隧洞長(zhǎng)3.8公里，洞寬5.2米，洞高4.8米，隧洞供水設(shè)計(jì)流量20.0m3/s。某段洞身位于全風(fēng)化巖石或殘積砂質(zhì)粘性土中，全風(fēng)化巖石或殘積砂質(zhì)粘性土局部含有孤石。隧洞位于地下水位以下，全風(fēng)化巖石或殘積砂質(zhì)粘性土在飽水狀態(tài)下易軟化，應(yīng)采取相應(yīng)的排、疏水措施。本段圍巖等級(jí)為Ⅴ級(jí)，需采用地表錨桿、地表注漿等預(yù)防加固措施，洞口段采用超前大管棚支護(hù)。

　　2、大管棚超前支護(hù)施工設(shè)計(jì)

　　2.1、注漿機(jī)理

　　本工程采用滲透注漿及壓密注漿。

　　2.2、施工參數(shù)選擇

　　2.2.1大管棚設(shè)計(jì)

　　大管棚采用φ108mm，壁厚6mm的熱軋無(wú)縫鋼管，節(jié)長(zhǎng)分別為3m、6m。管棚環(huán)向間距拱部為30cm，墻部為50cm。外插角3°～ 5° 。有孔、無(wú)孔鋼管交叉布設(shè)。有孔鋼管布設(shè)注漿完畢后再布設(shè)無(wú)孔鋼管。有孔鋼管上注漿孔孔徑12mm，孔間距20cm，梅花型布置，尾部50cm范圍內(nèi)不鉆孔作為止?jié){段。

　　2.2.2 注漿參數(shù)設(shè)計(jì)

　　① 注漿材料及配合比：注漿漿液采用水泥漿，水泥采用32.5(R)普通硅酸鹽水泥，水泥漿液水灰比為0.8:1～1:1;

　　② 注漿壓力：2.0～3.0MPa;

　　③ 漿液擴(kuò)散半徑：不小于0.5m;

　　④ 單根鋼管注漿量：Q=π×r2×L+π×R2×L×η×α×β

　　式中：r為鋼管半徑，L為鋼管總長(zhǎng)度，考慮與鉆機(jī)連接，取29m;R為漿液擴(kuò)散半徑，取0.5m;η為地層孔隙率，堆積體經(jīng)測(cè)試η為12%;α為漿液有效充填率，取0.9;β為漿液損耗系數(shù)，取1.15。經(jīng)計(jì)算，單根鋼管注漿量Q=3.09 m3。

　　2.3、施工注意事項(xiàng)

　　① 管棚為超前預(yù)支護(hù)，應(yīng)在隧洞開(kāi)挖前完成。

　　② 管棚需按設(shè)計(jì)位置施工，注意運(yùn)用測(cè)斜儀進(jìn)行鉆孔偏斜度測(cè)量，嚴(yán)格控制管棚打設(shè)方向，并作好每個(gè)鉆孔地質(zhì)記錄。

　　③為保證管棚支護(hù)效果，盡量減小滾碰的外插角，可在型鋼鋼架腹板開(kāi)孔以穿管棚。

　　④管棚施工時(shí)，應(yīng)對(duì)鋼管主要材料進(jìn)行材質(zhì)檢驗(yàn)。

　　⑤選用鉆機(jī)首先應(yīng)適合鉆孔深度及孔徑要求，鉆機(jī)要求平穩(wěn)靈活，能在水平方向360º范圍內(nèi)鉆孔，施鉆時(shí)應(yīng)有導(dǎo)向架。

　　⑥施工期間應(yīng)遵守施工技術(shù)安全規(guī)則和鉆眼注漿作業(yè)操作規(guī)則。

　　⑦管棚施工地段，應(yīng)根據(jù)有關(guān)規(guī)定，加強(qiáng)控制測(cè)量，以保證施工安全。

　　3、大管棚的施工及相關(guān)的技術(shù)要求

　　大管棚簡(jiǎn)要的施工工藝流程如圖：

　　3.1、施工前的準(zhǔn)備工作

　　3.1.1疏排水源

　　疏導(dǎo)洞身附近的水源，建立枝狀排水系統(tǒng)，使地表水盡快順暢地排出洞口不穩(wěn)定范圍。

　　3.1.2導(dǎo)向墻施作

　　導(dǎo)向墻對(duì)于控制鋼管的鉆孔方向至關(guān)重要,同時(shí)也可兼作止?jié){墻。導(dǎo)向墻采用C20混凝土，截面尺寸為100×100cm,為保證長(zhǎng)管棚的施工精度，導(dǎo)向墻內(nèi)設(shè)Ⅰ16的工字鋼架,鋼架外沿設(shè)Φ140mm壁厚5mm的導(dǎo)向鋼管,鋼管與鋼架焊接。

　　3.1.3鋼花管制作

　　鋼花管按照設(shè)計(jì)要求制作，管頭加工成錐形以便送入，為確保接頭質(zhì)量，以長(zhǎng)15cm的絲扣連接，或在端頭連接處采用一根長(zhǎng)1.0m的Φ100鋼管，伸入Φ108鋼管中40cm，在端部用電焊將管之間焊縫焊滿，剩余60cm用作送入前一根鋼管的尾部，并用電焊焊滿，起連接和導(dǎo)向的作用。為防止?jié){液倒流，每根管棚尾部均焊接有止?jié){板，止?jié){板采用2cm厚鋼板制作，中間鉆有Φ20帶羅紋的眼，以備注漿時(shí)用。

　　3.2、 管棚施工

　　3.2.1 測(cè)量放樣及鉆機(jī)定位

　　測(cè)量放樣出隧洞設(shè)計(jì)輪廓線并按40cm的間距標(biāo)出管棚的位置。將鉆機(jī)移動(dòng)并定位至標(biāo)定位置。

　　3.2.2 鉆孔

　　使用頂驅(qū)液動(dòng)錘按設(shè)計(jì)角度，把套管與鉆桿同時(shí)同步?jīng)_擊回轉(zhuǎn)鉆入巖土層內(nèi)至設(shè)計(jì)角度。套管與鉆具同時(shí)跟進(jìn)，產(chǎn)生護(hù)孔功能，避免內(nèi)鉆桿在提出孔后產(chǎn)生塌孔或涌水事故，提供臨時(shí)護(hù)孔，方便往孔內(nèi)插管注漿。鉆孔要求精度高，終孔位置準(zhǔn)確，各開(kāi)孔的孔眼與終孔的孔眼落在同一周界面上，避免產(chǎn)生較大的偏差和變形。同時(shí)要確保鉆孔的同軸度，以避免管棚送入時(shí)受卡。

　　3.2.3清孔

　　鉆孔完結(jié)后，先把套管內(nèi)孔注水清洗潔凈后，才把鉆桿取出。套管仍保留在孔內(nèi)供護(hù)孔作用。

　　3.2.4頂進(jìn)鋼管棚

　　按設(shè)計(jì)要求把加工好的鋼花管頂入套管內(nèi)，接頭采用15cm長(zhǎng)的厚壁管箍，上滿絲扣;并把鋼管輕輕打入巖土地內(nèi)，固定鋼管不易滑出孔口。鋼管插進(jìn)完畢后，取出套管。套管取出時(shí)，冒落的巖土?xí)�于孔�?nèi)壓緊鋼管。鋼管口與孔口四周用水泥漿密封。

　　3.2.5再次清孔并插入鋼筋籠

　　再次清孔并將鋼筋籠插入鋼花管內(nèi)，使之與鋼花管成為一體。

　　3.3、管棚注漿

　　3.3.1施工工藝

　　① 注漿前先檢查管路和機(jī)械狀況，確認(rèn)正常后做壓漿實(shí)驗(yàn)，確定合理的注漿參數(shù)，據(jù)以施工。

　　② 注漿過(guò)程中隨時(shí)檢查孔口、鄰孔、覆蓋層較薄部位有無(wú)串漿現(xiàn)象，如發(fā)生串漿，應(yīng)立即停止注漿或采用間歇式注漿封堵串漿口，也可采用麻紗、木楔、快硬水泥砂漿或錨固劑封堵，直至不再串漿時(shí)再繼續(xù)注漿。注漿過(guò)程中壓力如突然升高，可能發(fā)生堵管，應(yīng)停機(jī)檢查。

　　③ 注漿壓力達(dá)到2.5Mpa，并持壓5min以上，可停止注漿，并及時(shí)封堵注漿口。

　　④ 注漿過(guò)程應(yīng)派專人負(fù)責(zé)，填寫(xiě)《注漿記錄表》，記錄注漿時(shí)間、漿液消耗量及注漿壓力等數(shù)據(jù)，觀察壓力表值，監(jiān)控連通裝置，避免因壓力猛增而發(fā)生異常情況。

　　3.3.3 待有孔鋼管已全部注漿完畢后，再進(jìn)行無(wú)孔鋼管的鉆孔、安設(shè)。

　　3.3.4 注漿效果評(píng)定

　　① 對(duì)注漿加固區(qū)進(jìn)行鉆孔取芯，觀察注漿充填情況。

　　② 在進(jìn)行無(wú)孔鋼管鉆孔時(shí)觀察孔內(nèi)涌水顏色及涌水量，水顏色如較澄清或夾帶水泥渣塊，涌水量小于0.4L/min，則注漿效果較好，如涌水為泥漿顏色或涌水量較大時(shí)，應(yīng)補(bǔ)注或重注。

　　4、效果評(píng)價(jià)

　　對(duì)洞口注漿加固區(qū)進(jìn)行鉆芯取樣，漿液的填充情況基本良好。對(duì)洞口段的收斂變形、拱頂下沉、邊坡位移、拱圈位移、接觸壓力、錨桿受力、鋼拱架及鋼筋應(yīng)力等方面進(jìn)行了全面的監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的斷面基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，能夠滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

　　5、結(jié)語(yǔ)

　　工程實(shí)踐證明，大管棚施工方法在本工程隧洞洞口開(kāi)挖過(guò)程中的應(yīng)用是成功的。大管棚工法有梁效應(yīng)和固結(jié)效應(yīng)，既能阻止松散土體的坍塌又能有效控制沉降，為隧道洞身的安全、順利進(jìn)洞創(chuàng)造了條件。